samedi 18 mars 2017

Découverte d'un marqueur spécifique pour les lymphocytes-réservoirs de VIH dormants

Pour BCPST et PrépaAgreg
Thème : VIH, système immunitaire

Les personnes séropositives atteintes par le virus VIH peuvent survivre très longtemps, notamment depuis l'utilisation des trithérapies. Mais le virus peut rester dormant dans des cellules et ne disparait jamais complètement. D'où la notion de cellules réservoirs qui abriteraient le virus pendant de (très) nombreuses années ce qui contraint les patients à un traitement à vie. Les trithérapies ne ciblent que les virus qui se répliquent de manière active mais ne peuvent rien faire jusqu'à présent contre les virus dormants. 

Bourgeonnement du VIH à partir d'une cellule infectée. Source : http://www.inserm.fr/thematiques/immunologie-inflammation-infectiologie-et-microbiologie/dossiers-d-information/vih-et-sida


Des chercheurs de Montpellier ont fait une comparaison à grande échelle des lymphocytes T CD4+ sains et des lymphocytes infectés in vitro par une forme du virus VIH rendu fluorescent pour mieux le détecter. Leur attention a été attirée par la protéine CD32a exprimée à la membrane plasmique des cellules infectées mais ne produisant pas de particules virales. Cette protéine n'est pas exprimée dans les cellules non infectées ou dans les cellules qui produisent activement le virus. Bref, le candidat avec le profil idéal. Les chercheurs ont ensuite souhaité voir si ce qui a été vu in vitro se confirmait in vivo. Ils ont isolé par tri cellulaire les cellules CD32a-positives provenant de patients sous trithérapie (ces cellules représentaient 0.012% des lymphocytes T CD4 - autant dire que les chercheurs ont trouvé le moyen de trouver une aiguille dans une botte de foin). Ils ont effectivement retrouvé le virus VIH dormant dans ces cellules. Sous certaines conditions de culture, ce virus s'est réactivé in vitro et a infecté des cellules saines co-incubées. 

Ces travaux désignent les cellules CD32a-positives comme des cibles à éliminer si on veut espérer débarrasser définitivement les patients du VIH. Cependant, ce ne sera peut-être pas suffisant car il existe peut-être d'autres réservoirs CD32a-négatifs. Par ailleurs, on ne connait pas encore le rôle "physiologique" précis de CD32a qui est un récepteur de faible affinité pour les fragments Fc des IgG.

jeudi 2 mars 2017

Thérapie génique réussie contre la drépanocytose

Pour Prépa BCPST, PrépaCAPES et PrépaAgreg
Thèmes : hémoglobine, maladie génétique, thérapie génique 

La drépanocytose est une maladie génétique causée par une mutation ponctuelle dans le gène codant la chaîne beta de l'hémoglobine qui aboutit à remplacer un acide glutamique par une valine. La drépanocytose est aussi appelée anémie falciforme car les globules rouges affectés prennent une forme de faucille. En effet, la formée mutée de la chaîne beta est insoluble sous sa forme désoxygénée et va polymériser en de longues fibres et ces fibres provoquent la déformations des hématies. 



 
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C'est surtout à l'état homozygote que la maladie devient symptomatique : les hématies en faucille qui ont perdu leur élasticité vont obstruer les capillaires provoquant un arrêt local de la circulation et un manque d'oxygénation des tissus, ce qui déclenche des crises douloureuses. Ces hématies sont plus fragiles et ont une vie beaucoup plus courte (10 à 20 jours au lieu des 120 jours habituels), ce qui est à l'origine de l'anémie proprement dite. L'espérance de vie est diminuée car les reins et le foie peuvent finir par être gravement atteints. Il y a 26.000 malades en France (c'est la maladie génétique la plus fréquente).

Une équipe de l'Hopital Necker à Paris a traité avec succès un adolescent de 13 ans atteint de la drépanocytose par thérapie génique. On a prélevé sa moelle osseuse et mis en culture les cellules souches hématopoïétiques. ces cellules ont été infectées avec un lentivirus qui sert de vecteur pour faire rentrer dans le génome la version sauvage de la chaîne beta. Pendant ce temps, on a éliminé les cellules souches restées dans son corps par chimiothérapie et on a ensuite injecté dans le patient les cellules souches dont le génome a été modifié. Avec un recul de 2 ans, la thérapie est un succès. L'adolescent n'a plus de crises douloureuses. Environ 50% de son hémoglobine est normale. Il est devenu en quelque sorte hétérozygote pour la mutation. L'avantage du vecteur produit c'est qu'il peut être aussi utilisé pour les beta-thalassémies qui constituent un autre groupe de maladies génétiques impliquant des mutation dans la beta-globine. 

Une vidéo qui explique les avantages de la thérapie génique avec la thérapie classique de transplantation de moelle osseuse :

 

Et une vidéo qui présente la thérapie :




Pour l'instant on n'envisage pas de traiter tous les patients avec cette technique mais seulement les patients pour lesquels on ne trouve pas de donneurs compatibles de moelle osseuse. Le coût de la thérapie est élevé (pour l'instant) : 500.000 Euros.

Voir cet article.
Page de la boite de biotech qui produit le vecteur.

lundi 27 février 2017

Dissection moléculaire hépatocyte par hépatocyte d'un lobule du foie

Pour PrepaCAPES et PrepaAgreg
Thèmes : expression génétique, physiologie, histologie


Le foie est un des organes clés du métabolisme. Il est constitué d'unités anatomiques appelées lobules en forme d'hexagones et qui comprennent 15 couches concentriques d'hépatocytes.

Source : https://fr.slideshare.net/laamlove/le-foie-vbiliairespanc
Si on considère dans les cours les hépatocytes comme "équivalents", cela n'est pas le cas dans la réalité. Le sang circule de la périphérie (en provenance de la veine porte hépatique) d'un lobule vers le centre (veine centro-lobulaire) et des morphogènes tels que les Wnt sont sécrétés par la veine centrale et diffusent en gradient vers la périphérie. Il s'ensuit que les cellules dans un lobule n'ont pas le même environnement (plus de Wnt et plus d'hypoxie au centre des lobules). Certaines zonations avaient déjà été découvertes mais l'article publié dans Nature le 16 février dernier étudie avec une précision sans précédent la répartition du travail entre les hépatocytes. 

Les auteurs ont combiné des hybridations in situ ultra-précises avec une analyse du transcriptome provenant de cellules uniques. Résultat ? 50% des gènes exprimés dans le foie présentent une expression zonée c'est-à-dire non uniformes le long de l'axe périphérique-central des lobules avec très souvent des différences très marquées (des zones qui expriment fortement le gène, d'autres pas du tout). Par exemple, les enzymes qui synthétisent les sels biliaires sont zonées et la voie de synthèse se déroule en fait en cascade d'une cellule à l'autre le long de l'axe. Les cellules qui sécrètent les protéines du complément et les facteurs de coagulation sont plutôt en périphérie des lobules, près de l'arrivée des veines en provenance de la veine porte. Les hépatocytes plus spécialisés dans la détoxification se trouvent plutôt au centre des lobules. L'hormone Igf1 qui a un rôle dans la croissance des os longs (sous le contrôle de l'hormone de croissance hypophysaire) est produite en périphérie des lobules mais les protéines qui transportent cette hormone dans le sang (Igfbp1 et Igfbp2) sont exprimés juste en aval en suivant le flot sanguin dans les lobules c'est-à-dire dans la zone médiane. Quant à la formation du glycogène, il est confirmé ce qu'on savait déjà. Le glycogène produit à partir du glucose prélevé dans le sang se forme plutôt dans les cellules du centre des lobules alors que le glycogène produit à partir du lactate via la néoglucogenèse se forme plutôt en périphérie. 

Ces expressions géniques sont sous le contrôle d'un gradient du morphogène Wnt et du gradient hypoxique (plus de Wnt et plus d'hypoxie au centre des lobules) car si on perturbe l'un ou l'autre les profils génétiques sont modifiés. 

Reste maintenant à savoir comment ces expressions varient au cours du développement et au cours du temps car il est connu que le foie a une composante circadienne forte de son activité. 


jeudi 16 février 2017

Les globules rouges gardent en mémoire le passage par une période d'hypoxie (en altitude par exemple)

Pour PrépaCAPES et PrépaAgreg

Thèmes : respiration, globules rouges, hémoglobine

Les humains peuvent s'adapter à la raréfaction de l'oxygène en altitude. Ces adaptations peuvent être génétiques à l'échelle de populations (les Tibétains ou les habitants des plateaux des Andes : on estime que 140 millions de personnes vivent en permanence au dessus de 2500 mètres d’altitude) ou à l'échelle individuelle par des adaptations physiologiques d'acclimatation (personne vivant à basse altitude qui monte épisodiquement à haute altitude).



Des chercheurs américains et chinois ont découvert une nouvelle adaptation à l'intérieur des globules rouges qui explique que les organismes s'adaptent plus vite lors de leur deuxième exposition à une raréfaction de l'oxygène que lors d'une première exposition, ce qui constitue une sorte de mémoire. Ils ont montré qu'une protéine appelée eENT1 de la membrane plasmique des globules rouges est dégradée lors d'une exposition à une quantité d'oxygène plus faible (en altitude chez l'homme ou dans des conditions expérimentales d'hypoxie chez la souris). Cette protéine est un transporteur de nucléoside et sa destruction aboutit à une plus grande accumulation d'adénosine dans le plasma. L'adénosine extracellulaire dans le sang a des effets protecteurs : vasodilatation dans les tissus permettant un meilleur apport d'oxygène, activation de la production de 2,3-BPG qui favorise le passage de l'hémoglobine de la forme oxy à la forme désoxy, facilitant le relargage de l'oxygène au niveau des tissus.

Ainsi, chez les humains qui ont participé à l'étude lors d'un premier séjour en altitude d'une dizaine de jours, la concentration plasmatique d'adénosine a augmenté mais lors de la deuxième montée une vingtaine de jours plus tard, l'augmentation a été plus rapide et plus forte. La première production d'adénosine active une voie de signalisation qui aboutit à la destruction (via ubiquitylation) de eENT1 qui habituellement élimine l'adénosine du compartiment extracellulaire. Ainsi, la deuxième fois, il y a moins de eENT1 et l'adénosine peut s'accumuler plus vite dans le plasma. 

Chaque globule rouge garde donc en mémoire (sous la forme d'un taux bas de eENT1) le passage dans une région hypoxique. La durée de vie d'un globule rouge étant de 120 jours cette mémoire s'efface progressivement de l'organisme au fur et à mesure de la destruction des globules rouges qui ont subit l'hypoxie.

dimanche 5 février 2017

Découverte d'un nouveau fossile Deutérostomien précoce

Pour CAPES, Agreg et BCPST
Thèmes : évolution, plans d'organisation

Les Deutérostomiens sont des animaux bilatériens chez qui le blastopore qui se forme à la gastrulation (ou son homologue amniote appelé ligne primitive) donne naissance à l'anus, la bouche se formant secondairement. Ce phylum comprend essentiellement les Échinodermes (dont les adultes ont perdu la symétrie bilatérale) et les Cordés. Ces groupes sont apparus au Cambrien mais si on trouve "facilement" des fossiles d’Échinodermes ou de Cordés (par exemple Yunnanozoon et Haikouella), il est très rare de trouver des fossiles de Deutérostomiens d'avant la séparation entre ces deux phyla.


Vue de face de Saccorhytus observé par microscopie électronique à balayage. On voit très bien la bouche et les ouvertures latérale coniques à travers le tégument (ce ne sont pas des yeux !)

Des chercheurs chinois ont découvert un petit fossile à l'échelle millimétrique (longueur 1,3 mm; largeur 0,8 mm) dans des couches sédimentaires du Cambrien (-540 millions d'années) en Chine du Sud qui pourrait correspondre à un Deutérostomien précoce. Il répond au nom de Sacchorhytus coronarius. Ce fossile possède une large bouche, entourée de couronnes de structures rugueuses. Apparemment, il n'aurait pas d'anus et les fèces auraient été éliminés par huit ouvertures latérales à bord coniques disséminés sur le corps. Ces ouvertures latérales pourraient être des formes primitives des fentes branchiales, percées dans le pharynx. Alors que pendant longtemps on avait cru que le caractère de pharyngotrème (pharynx percé de fentes) était un caractère dérivé partagé exclusif des Cordés, il semble que ce caractère était présent chez le Deutérostomien ancestral et qu'il a été perdu chez les Échinodermes. Ce fossile serait plutôt en faveur de ce scénario. Cependant, ces fentes ne semblent pas bordées par des branchies mais les auteurs expliquent que vu la taille de l'animal une respiration tégumentaire suffisait largement. Ces ouvertures n'auraient donc servi qu'à l'alimentation pour faire sortir le courant d'eau qui rentrait par la bouche et pour éliminer les excréments en absence d'anus. Il est possible aussi que l'animal rejetait eau et excréments par la bouche dans un mouvement de va et vient et que les structures coniques étaient des récepteurs sensoriels (mais pas des yeux !)

Source : Nature/doi:10.1038/nature21072

Saccorhytus serait apparenté aux Vetulicolia, un groupe fossile au positionnement controversé. Dans leur article les auteurs les placent en dehors des Cordés mais d'autres études les mettent à l'intérieur des Cordés

Bref, les premières étapes de l'évolution des Deutérostomiens recèlent encore bien des mystères.

 

samedi 14 janvier 2017

Les Eucaryotes ne sont bien qu'une branche qui a émergé parmi les Archéobactéries

Pour BCPST, PrépaCAPES et PrépaAgreg
Thèmes : cellule eucaryote, évolution

L'origine des cellules eucaryotes, il y a 1,8 milliards d'années, est encore un mystère bien que de nombreuses théories aient été échafaudées. L'hypothèse récente qui a la faveur des scientifiques est celle d'une endosymbiose entre une alphaprotéobactérie à l'origine des mitochondries avec une archéobactérie. Cela aurait formé une proto-cellule eucaryote encore sans noyau mais avec des mitochondries et c'est au sein de ce groupe qu'auraient émergées ensuite les cellules Eucaryotes avec noyau.

Les archéobactéries, même si ce sont des cellules procaryotes comme les Eubactéries, ont des particularités de leur métabolisme, de leur membrane plasmique...etc...qui les font former un phylum à part. Ce sont des organismes qui vivent souvent dans des environnements extrêmes très difficiles à reproduire en laboratoire pour les cultiver in vitro comme une vulgaire Escherichia coli. Beaucoup de leurs espèces ne sont connus que par leurs séquences d'ADN.

Les Lokiarchaeotes sont des archéobactéries qui vivent dans des sédiments marins profonds. Le séquençage de leur génome a montré que ce sont les espèces les plus proches des eucaryotes donnant du poids à la théorie que l'arbre du vivant n'a pas trois branches mais deux branches et que les eucaryotes ont émergé au sein des archéobactéries. Beaucoup des gènes de ce Lokiarchaeotes sont des gènes que l'on avait cru spécifiques des Eucaryotes auparavant, comme ceux codant des protéines homologues à l'actine ou diverses petites GTPases. 

Des chercheurs qui viennent de publier dans Nature ont découvert des archéobactéries qui sont encore plus proches des Eucaryotes que les Lokiarchaeotes.  Ils ont séquencé et assemblé des fragments d'ADN provenant de sédiments marins profonds de 7 régions du globe et ont fini par mettre en évidence certaines nouvelles espèces formant un superphylum au sein des archéobactéries qu'ils ont nommé Asgard. Les Lokiarchaeotes font partie de ce super-phylum. 

Dans ce nouveau super-phylum les auteurs ont caractérisé le groupe des Odinarchaeota (on continue avec la mythologie nordique...après Loki, voici Odin...) qui ont une tubuline extrêmement proche de celle des Eucaryotes. Ils ont découvert aussi les gènes codant le complexe Arp2/3 qui contrôle le cytosquelette, et des gènes codant des protéines habituellement exprimés dans l'appareil de Golgi et le reticulum endoplasmique des Eucaryotes. Il est difficile de dire si ces cellules ont une sorte de compartimentation, même rudimentaire. 

Voici donc le nouveau scénario d'apparition des cellules eucaryotes il y a 1,8 milliards d'années.

 
Source : doi:10.1038/nature21113

Si les acteurs semblent maintenant bien caractérisés, reste à comprendre comment est apparu ce qui caractérise vraiment la cellule eucaryote : le noyau contenant l'ADN.



Voir doi:10.1038/nature21113
Voir aussi cet article sur les Lokiarchaeotes

lundi 2 janvier 2017

Un vaccin efficace contre le virus Ebola

Pour PrépaCAPES et PrépaAgreg
Thèmes : vaccin, virus, système immunitaire


 
Image colorisée montrant des particules virales Ebola (en vert) bourgeonnant de cellules de rein (en brun) d'un singe infecté et envahissant le milieu extracellulaire réalisée par microscopie électronique en transmission (https://fr.wikipedia.org/wiki/Maladie_%C3%A0_virus_Ebola)

Le virus Ebola est un virus à ARN monocaténaire avec un génome de 19 kilobases enfermé dans une capside protéique très allongée. Il provoque de fortes fièvres accompagnées d'hémorragie puis d'insuffisances rénales et hépatiques provoquées par une coagulation vasculaire disséminée qui va déclencher des nécroses dans les organes vitaux par manque d'alimentation d'oxygène. Ses principales cibles sont les cellules endothéliales, les cellules phagocytaires mononucléaires du système immunitaire (macrophages, cellules dendritiques...) et les hépatocytes.

Le taux de mortalité est très élevé (de 25 à 90% selon les souches). La dernière flambée épidémique a eu lieu en Afrique de l'Ouest en 2014 et 2015 et a fait 11 323 morts (officiels). Le virus se transmet de plus assez facilement d'homme à homme via les fluides corporels.

Des chercheurs ont publié dans la revue médicale The Lancet en Décembre 2016 les résultats d'un test de grande ampleur réalisé en Guinée sur un nouveau vaccin appelé
rVSV-ZEBOV et ils sont très encourageants. Ce vaccin avait été au préalablement essayé sur des modèles animaux (cobaye, souris, macaque rhésus). Le test a porté sur plus de 11 500 personnes en double aveugle. Parmi les vaccinés aucun n'est tombé malade (alors que certains avaient été en contact avec des patients atteints par Ebola) alors que parmi les personnes à qui on a injecté le placebo, 23 cas se sont déclarés sur la même période. Il faut compter 10 jours en le moment de la vaccination et la protection effective. 

Schéma représentant la structure du virus Ebola

Pour faire ce vaccin les chercheurs ont utilisé un virus proche, celui du VSV (Virus de la Stomatite Vésiculaire) d'où le nom du vaccin rVSV-ZEBOV pour recombinant Vesicular Stomatitis Virus-Zaire EBOlaVirus. Il lui ont fait exprimer la glycoprotéine GP qui se trouve habituellement sur la capside d'Ebola et qui lui permet de s'accrocher aux cellules endothéliales. Le système immunitaire des injectés avec le virus VSV recombinant vont produire des anticorps contre GP. Lors d'une attaque d'Ebola, les anticorps seront déjà présents et la réponse immunitaire contre le virus sera très rapide. Il sera empêché de pénétrer dans ses cellules cibles. 

Il reste à savoir si la protection sera efficace à long terme (pour l'instant il n'y a qu'un recul de 6 mois) et si des rappels seront nécessaires.

Voir cet article.
Article scientifique du Lancet